Jumlah desainer digital sareng ahli desain papan sirkuit digital dina widang rékayasa terus ningkat, anu ngagambarkeun tren pangembangan industri.Sanajan tekenan kana desain digital geus dibawa ngeunaan kamajuan utama dina produk éléktronik, éta masih aya, sarta bakal salawasna aya sababaraha desain sirkuit nu panganteur sareng analog atawa lingkungan nyata.Strategi kabel dina widang analog sareng digital gaduh sababaraha kamiripan, tapi nalika anjeun hoyong kéngingkeun hasil anu langkung saé, kusabab strategi kabel anu béda, desain kabel sirkuit sederhana henteu deui solusi anu optimal.

Tulisan ieu ngabahas kamiripan dasar sareng bédana antara kabel analog sareng digital dina hal kapasitor bypass, catu daya, desain taneuh, kasalahan tegangan, sareng gangguan éléktromagnétik (EMI) disababkeun ku kabel PCB.

Jumlah desainer digital sareng ahli desain papan sirkuit digital dina widang rékayasa terus ningkat, anu ngagambarkeun tren pangembangan industri.Sanajan tekenan kana desain digital geus dibawa ngeunaan kamajuan utama dina produk éléktronik, éta masih aya, sarta bakal salawasna aya sababaraha desain sirkuit nu panganteur sareng analog atawa lingkungan nyata.Strategi kabel dina widang analog sareng digital gaduh sababaraha kamiripan, tapi nalika anjeun hoyong kéngingkeun hasil anu langkung saé, kusabab strategi kabel anu béda, desain kabel sirkuit sederhana henteu deui solusi anu optimal.

Tulisan ieu ngabahas kamiripan dasar sareng bédana antara kabel analog sareng digital dina hal kapasitor bypass, catu daya, desain taneuh, kasalahan tegangan, sareng gangguan éléktromagnétik (EMI) disababkeun ku kabel PCB.

Nambahkeun bypass atanapi decoupling kapasitor dina papan sirkuit jeung lokasi kapasitor ieu dina dewan mangrupakeun common sense pikeun desain digital sarta analog.Tapi anu matak, alesanana béda.

Dina desain kabel analog, kapasitor bypass biasana dianggo pikeun ngaliwat sinyal frékuénsi luhur dina catu daya.Lamun kapasitor bypass teu ditambahkeun, sinyal frékuénsi luhur ieu bisa ngasupkeun chip analog sénsitip ngaliwatan pin catu daya.Sacara umum, frékuénsi sinyal frékuénsi luhur ieu ngaleuwihan kamampuhan alat analog pikeun ngurangan sinyal frékuénsi luhur.Upami kapasitor bypass henteu dianggo dina sirkuit analog, bising tiasa diwanohkeun dina jalur sinyal, sareng dina kasus anu langkung serius, éta tiasa nyababkeun geter.

Dina desain PCB analog jeung digital, bypass atanapi decoupling kapasitor (0.1uF) kudu ditempatkeun sacaket mungkin ka alat.The catu daya decoupling kapasitor (10uF) kudu ditempatkeun di lawang garis kakuatan tina circuit board.Dina sagala hal, pin kapasitor ieu kedah pondok.

Dina papan sirkuit dina Gambar 2, ruteu anu béda-béda dianggo pikeun jalur listrik sareng kabel taneuh.Kusabab gawé babarengan anu teu leres ieu, komponén éléktronik sareng sirkuit dina papan sirkuit langkung dipikaresep tunduk kana gangguan éléktromagnétik.

Dina panel tunggal Gambar 3, kakuatan jeung taneuh kawat ka komponén dina circuit board nu deukeut ka silih.Babandingan cocog tina garis kakuatan jeung garis taneuh di circuit board ieu luyu ditémbongkeun saperti dina Gambar 2. Kamungkinan komponén éléktronik jeung sirkuit dina circuit board keur subjected ka gangguan éléktromagnétik (EMI) diréduksi ku 679/12,8 kali atawa ngeunaan 54 kali.
　　
Pikeun alat digital sapertos controller sareng prosesor, kapasitor decoupling ogé diperyogikeun, tapi pikeun alesan anu béda.Salah sahiji fungsi kapasitor ieu nyaéta pikeun janten bank muatan "miniatur".

Dina sirkuit digital, jumlah badag arus biasana diperlukeun pikeun ngalakukeun switching kaayaan gerbang.Kusabab switching arus fana dihasilkeun dina chip salila switching sarta ngalir ngaliwatan circuit board, éta nguntungkeun boga tambahan "cadangan" biaya.Upami teu aya muatan anu cekap nalika ngalakukeun tindakan switching, tegangan catu daya bakal robih pisan.Parobahan voltase teuing bakal nyababkeun tingkat sinyal digital asup kana kaayaan anu teu pasti, sareng tiasa nyababkeun mesin kaayaan dina alat digital teu leres.

Arus switching ngalir ngaliwatan circuit board renik bakal ngabalukarkeun tegangan robah, sarta circuit board renik boga induktansi parasit.Rumus di handap ieu bisa dipaké pikeun ngitung parobahan tegangan: V = LdI/dt.Di antarana: V = robah tegangan, L = circuit board ngambah induktansi, dI = robah ayeuna ngaliwatan renik, dt = robah ayeuna waktu.
　　
Ku alatan éta, pikeun sababaraha alesan, éta hadé pikeun nerapkeun bypass (atawa decoupling) kapasitor dina catu daya atawa dina pin catu daya alat aktip.

Kawat listrik sareng kawat taneuh kedah dialihkeun babarengan

Posisi kabel listrik sareng kawat taneuh cocog pisan pikeun ngirangan kamungkinan gangguan éléktromagnétik.Upami garis listrik sareng garis taneuh henteu cocog leres, sistem loop bakal dirarancang sareng kamungkinan bakal ngahasilkeun sora.

Conto desain PCB dimana kabel listrik sareng garis taneuh henteu cocog leres dipidangkeun dina Gambar 2. Dina papan sirkuit ieu, aréa loop anu dirancang nyaéta 697cm².Ngagunakeun métode ditémbongkeun dina Gambar 3, kamungkinan radiated noise atawa mareuman circuit board tegangan inducing dina loop bisa greatly ngurangan.

Beda antara strategi kabel analog sareng digital

▍Pesawat taneuh mangrupikeun masalah

Pangaweruh dasar ngeunaan wiring circuit board tiasa dianggo pikeun sirkuit analog sareng digital.Hiji aturan dasar jempol nyaéta ngagunakeun pesawat taneuh uninterrupted.Akal sehat ieu ngirangan pangaruh dI/dt (robah arus sareng waktos) dina sirkuit digital, anu ngarobih poténsi taneuh sareng nyababkeun noise asup kana sirkuit analog.

Téhnik wiring pikeun sirkuit digital sareng analog dasarna sami, sareng hiji pengecualian.Pikeun sirkuit analog, aya titik séjén pikeun dicatet, nyaeta, tetep garis sinyal digital sarta loop dina pesawat taneuh sajauh mungkin ti sirkuit analog.Ieu bisa dihontal ku cara ngahubungkeun pesawat taneuh analog kana sambungan taneuh sistem misah, atawa nempatkeun sirkuit analog dina tungtung jauh tina circuit board, nu tungtung jalur.Hal ieu dilakukeun pikeun ngajaga gangguan éksternal dina jalur sinyal ka minimum.

Teu perlu ngalakukeun ieu pikeun sirkuit digital, nu bisa sabar loba noise dina pesawat taneuh tanpa masalah.

Gambar 4 (kénca) ngasingkeun aksi switching digital tina sirkuit analog sarta misahkeun bagian digital sarta analog tina sirkuit.(Katuhu) Frékuénsi luhur sareng frekuensi rendah kedah dipisahkeun saloba mungkin, sareng komponén frekuensi tinggi kedah caket sareng konektor papan sirkuit.

Angka 5 Layout dua ngambah nutup on PCB, éta gampang pikeun ngabentuk capacitance parasit.Kusabab ayana kapasitansi sapertos kitu, parobahan tegangan gancang dina hiji renik tiasa ngahasilkeun sinyal ayeuna dina renik anu sanés.

Angka 6 Upami anjeun henteu nengetan panempatan ngambah, ngambah dina PCB tiasa ngahasilkeun induktansi garis sareng induktansi silih.Induktansi parasit ieu pisan ngabahayakeun pikeun operasi sirkuit kaasup sirkuit switching digital.

▍Lokasi komponén

Sakumaha didadarkeun di luhur, dina unggal desain PCB, bagian noise sirkuit jeung bagian "tenang" (non-noise bagian) kudu dipisahkeun.Sacara umum, sirkuit digital "beunghar" bising sareng teu peka kana bising (sabab sirkuit digital gaduh kasabaran noise tegangan anu langkung ageung);Sabalikna, tegangan noise kasabaran sirkuit analog jauh leuwih leutik.

Tina dua, sirkuit analog anu paling sénsitip kana switching noise.Dina sambungan kabel tina sistem sinyal campuran, dua sirkuit ieu kudu dipisahkeun, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 4.
　　
▍Komponén parasit dihasilkeun ku desain PCB

Dua unsur dasar parasit anu tiasa nyababkeun masalah gampang dibentuk dina desain PCB: kapasitansi parasit sareng induktansi parasit.

Nalika ngarancang papan sirkuit, nempatkeun dua jejak anu caket ka silih bakal ngahasilkeun kapasitansi parasit.Anjeun tiasa ngalakukeun ieu: Dina dua lapisan béda, nempatkeun hiji renik dina luhureun renik séjén;atawa dina lapisan nu sarua, nempatkeun hiji renik gigireun renik séjén, ditémbongkeun saperti dina Gambar 5.
　　
Dina dua konfigurasi renik ieu, parobahan tegangan kana waktu (dV/dt) dina hiji renik bisa ngabalukarkeun arus dina renik séjén.Lamun renik séjén nyaéta impedansi tinggi, arus dihasilkeun ku médan listrik bakal dirobah jadi tegangan.
　　
Transients tegangan gancang paling sering lumangsung dina sisi digital tina desain sinyal analog.Lamun ngambah kalawan transients tegangan gancang deukeut jeung ngambah analog-impedansi tinggi, kasalahan ieu serius bakal mangaruhan akurasi sirkuit analog.Dina lingkungan ieu, sirkuit analog boga dua kalemahan: kasabaran noise maranéhanana leuwih handap tina sirkuit digital;sarta ngambah impedansi tinggi leuwih umum.
　　
Ngagunakeun salah sahiji tina dua téhnik ieu bisa ngurangan fenomena ieu.Téhnik anu paling sering dianggo nyaéta ngarobih ukuran antara ngambah dumasar kana persamaan kapasitansi.Ukuran anu paling efektif pikeun robih nyaéta jarak antara dua jejak.Ieu kudu dicatet yén variabel d aya dina pangbagi tina persamaan kapasitansi.Salaku d naek, réaktansi kapasitif bakal ngurangan.Variabel séjén anu bisa dirobah nyaéta panjang dua ngambah.Dina hal ieu, panjang L nurun, sarta réaktansi kapasitif antara dua ngambah ogé bakal ngurangan.
　　
Téhnik séjén nyaéta nempatkeun kawat taneuh antara dua jejak ieu.Kawat taneuh impedansi rendah, sareng nambihan jejak anu sanés sapertos kieu bakal ngaleuleuskeun médan listrik interferensi, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 5.
　　
Prinsip induktansi parasit dina papan sirkuit sami sareng kapasitansi parasit.Éta ogé pikeun iklas dua ngambah.Dina dua lapisan béda, nempatkeun hiji renik dina luhureun renik séjén;atawa dina lapisan nu sarua, nempatkeun hiji renik gigireun nu sejen, ditémbongkeun saperti dina Gambar 6.

Dina dua konfigurasi wiring ieu, robah ayeuna (dI / dt) tina renik jeung waktu, alatan induktansi renik ieu, bakal ngahasilkeun tegangan dina renik sarua;sarta alatan ayana silih induktansi, éta bakal A arus proporsional dihasilkeun dina renik séjén.Lamun parobahan tegangan dina renik kahiji cukup badag, gangguan bisa ngurangan kasabaran tegangan tina sirkuit digital sarta ngabalukarkeun kasalahan.Fenomena ieu henteu ngan ukur lumangsung dina sirkuit digital, tapi fenomena ieu langkung umum dina sirkuit digital kusabab arus switching instan anu ageung dina sirkuit digital.
　　
Pikeun ngaleungitkeun potensi noise tina sumber gangguan éléktromagnétik, éta pangalusna pikeun misahkeun garis analog "tenang" ti I / O port ribut.Pikeun nyoba ngahontal daya impedansi lemah sareng jaringan taneuh, induktansi kawat sirkuit digital kedah diminimalkeun, sareng gandeng kapasitif sirkuit analog kedah diminimalkeun.
　　
03

kacindekan

Saatos rentang digital sarta analog ditangtukeun, ati routing penting pikeun PCB suksés.Strategi wiring biasana diwanohkeun ka dulur salaku aturan jempol, sabab hese nguji kasuksésan pamungkas produk di lingkungan laboratorium.Ku alatan éta, sanajan kamiripan dina strategi wiring tina sirkuit digital sarta analog, béda dina strategi wiring maranéhanana kudu dipikawanoh tur dianggap serius.